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v6引擎Down Size新救赎

文、图/编辑部

愈来愈多性能车款採用排气量不超过4.0L的V6引擎,做为强大马力输出的来源,相较于直六或V8引擎而言,V6引擎有着结合前两者各自的优势特质,是未来可能会大量产出的引擎设定,为了一窥此发展,并且加以分析,特别规画此单元,来与读者一同分享研究心得。

v6引擎Down Size新救赎直列引擎指引擎的所有汽缸均排列在同一平面上,形成一直列的情形,是很普遍、且最传统的配置,最主要原因乃是因为进排气系统设计上的自由度、生产性、生产成本等条件,都能够取得良好的综合性效果。

汽缸排列方式不同

影响引擎出力特性

作为当前汽车主要动力来源的内燃机,也就是俗称的引擎,除了汽柴油、自然进气/增压进气等区别外,就汽缸排列方式,主要还可区分为直列引擎,V型引擎与水平对卧引擎,如果再把汽缸数的条件加进来,还可分成更多种类,在正式介绍V6引擎特性前,笔者想要先让大家知不同汽缸排列方式会有哪些差异。

v6引擎Down Size新救赎直列式引擎拥有引擎製作成本低、出力直接、体积较小的优点,成为车坛主力引擎,传统的2.0L涡轮增压引擎,例如三菱EVO搭载的4G63,原厂280hp/40.8kgm的性能,且透过改装还可提昇到500hp以上的最大马力。

直列式引擎:

直列式引擎是指引擎的所有汽缸均排列在同一平面上,形成一直列的情形,透过曲轴带动活塞上下移动,将迴转运动转变为输出马力的往复式引擎称为直列式引擎。直列式的汽缸在目前轿车引擎的使用上来说是很普遍、且最传统的配置,最主要原因乃是因为直列引擎,在进排气系统设计上的自由度、生产性、生产成本等条件,都能够取得良好的综合性效果,也就是成本较其他排列型式的引擎来得低,但效能又不错,因此成为主流引擎类型。

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以汽缸数来说,2、3、4、5、6缸等设计的引擎都曾在车坛上出现过,超过6缸以上的引擎则因为长度太长,笔者还未曾见过直列7缸以上的引擎,而车坛上最知名的直列6缸引擎,以RB26DETT、2JZ-GTE、S54B32与S55B30等高性能引擎为主,直列四缸引擎更是不胜枚举,包含B16B、B18C、K20A、4G63、SR20DET等都是一时之选。整体来说直列式引擎的优点:引擎製作成本低、出力直接、体积较小,且只要二缸就能运转,非常适合小型前驱车使用。缺点:引擎运转震动较大、不适合6缸以上汽缸引擎。

v6引擎Down Size新救赎直列引擎只要二缸就能运转,非常适合小型前驱车使用,目前许多排气量小于1.0L的引擎都是採用三缸设计,节能效果非常惊人。

水平对卧式引擎:

水平对卧式引擎,就是将複数汽缸分各一半,以曲轴为中心採180度左右放置的设计而得名,简单来说就是活塞是左右运转,而非上下运转。由于汽缸呈现水平状态,所以汽缸盖、汽门系统皆採水平配置,因此引擎的重心位置极低。水平式引擎的优点:因活塞的往复运动,是左右相对向运作,因此可以将左右边的活塞震动相互抵销,因此运转很平顺,因此相对于直列式引擎,曲轴上所需的反向配重也较少,间接的减轻了曲轴的重量,这样不仅可以减轻引擎的整体重量,对于转速提升反应也有所助益。

v6引擎Down Size新救赎从汽缸排列方式来看,水平对卧引擎的活塞是左右运转,而非上下运转,由于汽缸呈现水平状态,所以汽缸盖、汽门系统皆採水平配置,因此引擎的重心位置极低。

水平式引擎的缺点:生产成本较高,以四缸引擎配置来说,直列式引擎四缸直线排列,因此车厂在製造引擎时基本上只要一个汽缸本体、气门上座、凸轮轴、汽门外盖便能组成一个引擎构型,然而水平对卧引擎的设计硬是将这些部件都拆成了左右两边,一边两缸,因此就需要两个双缸的汽缸本体、气门上座、凸轮轴及气门外盖,偏偏又因为引擎脚及周边配件的安装孔位不同,这些东西都是无法开单模成对生产,非得花更多开模成本来製造两边不同的引擎组件才行,且因打造时较为费时,因此水平式引擎目前较少车辆使用,目前车坛坚持採用该类型引擎的车厂有Porsche与Subaru,汽缸数量最多到6缸,水平对卧引擎没有单数缸的配置。

v6引擎Down Size新救赎车坛上出力最大的水平对卧引擎当以Porsche 911 Turbo S所搭载的3.8L双涡轮增压引擎最大,原厂已可输出560hp/6500~6750rpm、76.5kgm/2200~4000rpm的性能。

值得一提,就维修便利性来说,水平对卧引擎的难度也比较高,由于引擎本身被切成两半,且朝水平方式放置,因此汽缸头通常都藏在引擎底部,旁边就是车身大樑,单换个火星塞就很麻烦,如果要动到汽缸头的话,往往要将整颗引擎落下才能进行,因此很少有车厂愿意採用此类型的汽缸排列方式。

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V型式引擎:

V型引擎係将複数的汽缸分成两部份,并配置于曲轴的左右两边,并将汽缸排列方式呈现V型而得其名。V型式引擎可缩短因汽缸的增加而增加引擎长度,而分为左右两边配置的V型汽缸,会因汽缸数量的不同,而有60、90、120度三种常见的角度,角度方面不同的汽缸数採用的最佳角度也不同,V6引擎以60度夹角最优,V8则是90度比较好,这是从左右两侧汽缸动平衡角度来分析,可使引擎运转平顺,如果能增加汽缸数量,例如8缸以上,则怠速运转更加平稳,怠速转速甚至可降低到5、600rpm左右。

v6引擎Down Size新救赎V型引擎拥有较佳的运转平衡性、较为稳定、宁静,且可有效减少引擎的体积,增加车室空间。

V型引擎的优点:汽车引擎採用V型引擎最主要原因,在于其拥有较佳的运转平衡性、较为稳定、宁静,且可有效减少引擎的体积,增加车室空间,不论是前轮驱动或后轮驱动的汽车都可适用,且汽缸数量甚至可达12缸。缺点:本体需要使用两个汽缸头、重量较重、成本较高、容积效率较低等缺点,且V型引擎最低能对应的排气量为2000c.c. ,再小就不符合运转效率,另外如果同样是3.0L六缸引擎,直6引擎的输出会比较直接快速,V6引擎则以顺畅为主。

v6引擎Down Size新救赎V型引擎的相较于直式引擎缺点,在于内部零件多,除了需要使用两个汽缸头外,重量重、成本也较高、容积效率较低,因此除非是高级车款,否则多以直列引擎为主。

V6引擎优势分析

运转顺畅+出力不俗

从以上的说明来看,不难得出V型引擎确实拥有极佳的应用性,且不论是运转细緻性或动力重叠时间也都比其他两种汽缸排列方式都得来优异,因此是旗舰车款上常见的引擎类型,如果进一步以汽缸数来分析,汽缸数量愈多,相对动力行程重叠时间就愈紧密,输出效能就愈平顺,且在低转速时就能供应大扭力,不过V型引擎要发挥最大性能效率,排气量的搭配是关键,V6引擎最适合的排气量是在3.0~4.0L之间,V8引擎则以4.0L以上比较适合,这是因为汽缸数愈多的引擎,代表内部零件愈多,相对重量愈大,排气量如果不够大就採用V8引擎设计,除非是追求高转速性能表现,否则只会增加引擎成本;反之如果排气量超过4.0L,却维持V6引擎设计,如此一来活塞将会很大颗,冲程也不能太短,变成偏向低转速引擎,断油转速不会太高,因此针对排气量大小来搭配正确缸数的V型引擎,才能兼具性能与成本。

v6引擎Down Size新救赎V型引擎最多可排列出12汽缸配置,例如Lamborghini Aventador所搭载的6.5L自然进气引擎就是V12引擎的最佳代表之一,不过这种配置的引擎体积相当大,很挑车款使用,目前已很少见到V12引擎。

也因为如此,在当前车坛流行的降低排气量的引擎设计理念下,性能引擎排气量似乎都在4.0L以下,也使得V6引擎逐渐成为主流的高性能引擎,愈来愈多运动型跑车都採用V6引擎配置,而关于最新V6引擎车款,文后另有介绍,在此先回顾过去知名的V6引擎铭机。

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VR38DETT

搭载车型:Nissan GT-R(R35)

排气量:3799c.c.

最大马力:545hp/6400rpm

最大扭力:64.0kgm/3200~5800rpm

输出特性:这颗引擎的缸径×行程为95.5mm×88.4mm,实际排气量3799c.c.,压缩比为9.0:1,辅以双涡轮增压系统,使这颗引擎目前最大动力表现已达545hp/6400rpm、64.0kgm/3200~5800rpm,使得GT-R能在2.7秒完成0~100lm/h的加速测试,极速可达315km/h,且只要经过改装,高达1000hp以上的最大马力输出,在国内外早已有多部实装车出现,是当代最强悍的V6引擎之一,而这具引擎不仅动力强劲,同时也能符合日本当地的超低排汙标準(U-LEV)。

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VQ35DE

搭载车型:Cefiro、Nissan 350Z、IInfiniti G35、Infiniti FX35、Infiniti EX35、Infiniti M35。

排气量:3498c.c.

最大马力:287hp/6200rpm

最大扭力:37.9kgm/4800rpm

输出特性:此引擎缸径×行程为95.5mm×81.4,实际排气量3498c.c.,压缩比为10.3:1,VQ35DE搭载了VVT可变气门正时系统,输出动力为228~298hp、34~37kgm。由IWAKI工厂製造的VQ35DE,从2002年到2006年间,连续五年获得Wards 10 Best Engines大奖,除此外,VQ35DE引擎大量使用日产製造引擎的高科技,像是强化的连桿、轻量化凸轮轴、平滑等长的进气歧管、侧边镀钼材质的轻量化活塞、高流量的节气门等,让这具引擎效能更佳,是日产最多车款使用的引擎。

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VG30DETT

搭载车型:Nissan 300ZX(Z32)

排气量:2960c.c.

最大马力:300hp

最大扭力:39.1kgm

输出特性:这颗引擎是过去Nissan阵容中,出力仅次于RB26DETT的一款V6双涡轮增压引擎,搭载的车型为1989年推出的Nissan 300ZX(Z32)上,这部车在日本当地另有一名为「Fairlady」,过去有着最美日本跑车之美誉,极为低扁的造型与协调的流线车身,可看出车名的命名由来,这颗引擎也是第一颗出力突破日本车厂自主马力限制280hp的引擎,不过由于Z32笨重导致操控性不佳,在日本本土的风头不如同门的Skyline GT-R,在美国亦因为无法通过修订后的废气法规,在1996年停售。

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C32B

搭载车型:Honda NSX (NA2)

排气量:3179c.c.

最大马力:290hp/7300rpm

最大扭力:31kgm/5300rpm

输出特性:说到日本第一的跑车,相信多数人都会认为Honda NSX最当之无愧,这部车是Honda于1990年首度发表上市的一部旷世鉅作,不仅採用当时极为创新的全铝合金车体结构,更将排气量为3.0升的C30A V6引擎,以中置后驱方式搭载,后来许多事实都证明NSX是部没令人失望的高性能跑车。而这颗C32B则是NSX小改款后所搭载的加大排气量引擎,动力输出表现从280hp/7300rpm、30kgm/5400rpm,提升至290hp/7300rpm、31kgm/5300rpm,虽然整体出力不大,不过在轻量化车体搭配下,整体加速表现可不输400hp的欧系性能房车。

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M112

搭载车型:M.benz C32 AMG

排气量:3199c.c.

最大马力:349hp/6100 rpm

最大扭力:45.9kgm / 4400rpm

输出特性:这颗单凸轮轴、单缸二进一出气门设计的3.2L机械增压引擎,同属于W203车系C320车款上的那颗3.2升V6引擎,由于这颗引擎在自然进气状态时,便已有最大马力218hp/5700rpm、最大扭力31.6kgm/3000-4600rpm的输出水準,因此在Kompressor加持下,动力可立即暴增到349hp/6100 rpm、45.9gm/4400 rpm的超水準表现,因此才能成为C32 AMG搭载的引擎,这颗引擎也拥有不错的改装潜力,只要适度缩小增压器普利盘,想要获得400hp以上的马力不是问题。

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VR6

搭载车型:VW Golf R32

排气量:3188c.c

最大马力:250hp/6300rpm

最大扭力:32.6kgm/2500rpm

输出特性:从MK4开始到MK5,Golf R32一直都是该车系中顶级旗舰车款,单就性能上来说,R32搭载VAG集团代号VR6的V6引擎,该具引擎的缸径与冲程为84.0×95.9mm,排气量达3188c.c.,採用自然进气配置,在Golf MK4上可达241hp/6250rpm、32.6kgm/2800rpm,到了五代Golf R32经细部调校后动力小涨至250hp/6300rpm、32.6kgm/2500rpm,0~100km/h加速只要6.2秒,极速则被限制在250km/h,成为过去Golf车系中性能最强悍的Golf R32。

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